Multimaterial-AM auf Basis von Powderbed- und Extrusionsverfahren

Die additive Fertigung (AM) hat das Potenzial, das Ingenieurwesen zu revolutionieren. Die HTWK Leipzig leistet durch ihre Grundlagen- und Anwendungsorientierte Forschung mit dem Fokus auf Multimaterial-AM einen wichtigen Beitrag auf nationaler und internationaler Ebene.

Durch die fakultätsübergreifende Zusammenarbeit erfolgt eine wissenschaftliche Bearbeitung zu Fragestellungen entlang der additiven Fertigungsprozessketten. Forschungserkenntnisse und -infrastruktur werden transdisziplinär genutzt (siehe Abbildung 1) um Grundlagen und neue Anwendungsfelder für verschiedene AM-Technologien, darunter DIGITALE PRE-PRESS, WERKSTOFFE, HYBRIDE ADDITIVE FERTIGUNGSVERFAHREN, NACHVERARBEITUNGSPROZESSE und QUALITÄTSMANAGEMENT zu entwickeln.

Der Multimaterial-Ansatz geht über das reine Strukturdesign hinaus und ermöglicht die Integration von sensorischen und aktorischen Funktionen in 3D-gedruckte Strukturen (Abbildung 2). Durch die Verarbeitung von Funktionsmaterialien mit sensorischen, optischen und biologischen Eigenschaften können wir einzigartige Materialkombinationen schaffen, die mit konventionellen Methoden nicht zu erreichen sind.

Additiv gefertigte Multimaterialsysteme sind vielversprechend für künftige Anwendungen im Bauwesen, im Leichtbau, in der Innenarchitektur und in Bereichen der Produktionstechnik, Elektronik, Gesundheitsbranche, (Regenerative) Medizin, Energie, Mobilität und Medizintechnik. Funktionalisierte Komponenten können als Datenschnittstellen für die Diagnose (Online-Überwachung) dienen, die Digitalisierung unterstützen oder zeitabhängiges Verhalten ermöglichen. Da die Industrie mit Herausforderungen wie Kosteneffizienz, Materialeinsparung und dezentraler Fertigung mit weniger qualifizierten Arbeitskräften konfrontiert ist, wird die additive Fertigung mit mehreren Werkstoffen eine immer wichtigere Rolle in industriellen Anwendungen spielen. (Abbildung 3)

Die Erforschung von gedruckten heterogenen Materialsystemen und deren Umsetzung stellt einen entscheidenden Fortschritt in der additiven Fertigungstechnologie dar. Durch die Anwendung dieser Erkenntnisse auf neue Produkte und Anwendungen können wir einen wirtschaftlichen Wert schaffen, der über den Wissensgewinn hinausgeht und die technologische Führungsposition der lokalen Industrie sichert.

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